小尺寸栅极HEMT器件结温测量

用现有的红外法测量的GaN基HEMT器件结温,比实际最高温度点的温度低.而用喇曼法测量结温对设备要求高且不易于操作.针对现有技术对GaN基HEMT器件结温的测量存在一定困难的问题,设计了一款HEMT器件匹配电路.利用红外热像仪测量HEMT器件的结温升高,并结合物理数值模拟仿真,提出一种小尺寸栅极结温升高测量方法.结果表明,建立正确的仿真模型,可以得到不同栅极长度范围内的温度.通过这种方法可以测量出更接近实际的结温,为之后研究加载功率与壳温对AlGaN/GaN HEMT器件热阻的影响奠定了理论基础,并且为实际工作中热特性研究提供了参考依据.     

DC and microwave characteristics of Lg 50 nm T-gate InAlN/AlN/GaN HEMT for future high power RF applications

The DC and microwave characteristics of L_g = 50 nm T-gate InAlN/AlN/GaN High Electron Mobility Transistor (HEMT) on SiC substrate with heavily doped n+ GaN source and drain regions have demonstrated using Synopsys TCAD tool. The proposed device features an AlN spacer layer, AlGaN back-barrier and SiN surface passivation. The proposed HEMT exhibits a maximum drain current density of 1.8 A/mm, peak transconductance (g_m) of 650 mS/mm and ft/fmax of 118/210 GHz. At room temperature, the measured carrier mobility, sheet charge carrier density (n_s) and breakdown voltage are 1195 cm²/Vs, 1.6 × 10¹³ cm⁻² and 18 V respectively. The superlatives of the proposed HEMTs are bewitching competitor for future monolithic microwave integrated circuits (MMIC) applications particularly in W-band (75–110 GHz) high power RF applications.     

一种E类高效GaN HEMT功率放大器设计

功率附加效率是现代无线通信系统中一个重要的指标,较高的效率会大幅提高无线通信系统的运行时间,增强电池的续航能力,提高能源利用率,对移动通讯设备和移动安防设备而言,这几点尤为重要。文中以一款GaN HEMT功率放大器为基础,设计了一种简洁有效的E类功率放大器,用负载牵引技术和谐振器提高了器件的功率附加效率,在120～200 MHz近一个倍频程的工作频带内,实测功率附加效率均约达到74%,增益和输出功率分别约为13 dB和40 dBm。     

GaN功率器件模型及其在电路设计中的应用

介绍了建模软件的结构和采用的新模拟方法,详细阐述了建模软件中所采用的模型以及方程,利用自主开发的窄脉冲测试系统测试GaN HEMT器件的Ⅰ-Ⅴ特性,并用国外先进仪器测试S参数,准确地建立GaN HEMT器件的非线性模型.建模结果在ADS软件中得到验证,并用于GaN功率单片的设计中,在生产中起到了一定的指导作用.     

RF-MBE生长的高Al势垒层AlGaN/GaN HEMT结构

采用RF-MBE技术,在蓝宝石衬底上生长了高Al组分势垒层AlGaN/GaN HEMT结构.用三晶X射线衍射分析得到AlGaN势垒层的Al组分约为43%,异质结构晶体质量较高,界面比较光滑.变温霍尔测量显示此结构具有良好的电学性能,室温时电子迁移率和电子浓度分别高达1246cm2/(V·s)和1.429×1013cm-2,二者的乘积为1.8×1016V-1·s-1.用此材料研制的器件,直流特性得到了提高,最大漏极输出电流为1.0A/mm,非本征跨导为218mS/mm.结果表明,提高AlGaN势垒层Al的组分有助于提高AlGaN/GaN HEMT结构材料的电学性能和器件性能.     

GaN基HEMT场板结构研究进展

综述了近年来GaN基HEMT场板结构研究的最新进展,介绍了场板结构定义以及提高栅漏击穿电压的原理,总结了均匀场板结构、台阶场板结构、多层场板结构、双场板结构等对栅漏击穿电压BVGD的改善情况,叙述了栅终端场板和源终端场板的功率附加效率(PAE)、截止频率fT、最大振荡频率fMAX、增益等微波特性的不同点,获得了最佳场板结构以及场板连接方式.     

Explanation of threshold voltage scaling in enhancement-mode InAlN/AlN-GaN metal oxide semiconductor high electron mobility transistors on Si substrates

We present enhancement-mode GaN high electron mobility transistors on Si substrates with ZrO₂ gate dielectrics of thicknesses t_ox between 10 and 24 nm. The oxide interlayers between the InAlN/AlN barrier and gate metal allow raising the device threshold voltage up to + 2.3 V and reduce gate leakage current to less than 100 nA/mm with a high drain current on/off ratio of 4 orders of magnitude. We use a model that explains the observed linear dependence of the threshold voltage on t_ox and allows determining fixed charges at the oxide/barrier interface.     

GaN基HEMT器件抗逆压电性能研究

可靠性问题是GaN基HEMT器件走向实用化的关键,逆压电效应导致器件退化是近年来比较引人瞩目的理论之一。对于GaN基HEMT器件,当其承受外加电场时,由于逆压电效应,电场最终转化成弹性势能。当电场足够大,突破势垒层材料所能承受的临界弹性势能,势垒层材料就会发生松弛。根据逆压电效应导致器件退化机理,从弹性势能的角度出发,对低Al组分AlGaN势垒层、InAlN势垒层和AlGaN背势垒等三种结构进行理论分析。分析表明,三种结构均能较大程度地改善GaN基HEMT器件的抗逆压电能力,从而提高器件可靠性。     

利用高波数分辨率的显微喇曼光谱法测定AlGaN/GaN HEMT的沟道温度

本文利用高波数分辨率的显微喇曼方法测量了AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(HEMT)的沟道温度。利用显微喇曼系统JYT-64000测量了GaN材料E2模的喇曼声子频率的温度特性。通过洛仑兹拟合方法,喇曼声子频率的实际测量不确定度为?0.035cm-1, 对应于GaN材料温度精度为?3.2℃,为国际所见报道的最高水平。测得的AlGaN/GaN HEMT样品的沟道-管壳热阻为22.8℃/W,与三维热传导模型的仿真结果吻合良好。给出了由显微喇曼方法、脉冲电学法及红外热像法测量出的沟道温度差别的定量分析。     

AlGaN/GaN HEMT栅槽低损伤刻蚀技术

对AlGaN/GaN HEMT栅槽低损伤刻蚀技术进行研究,通过加入小流量的具有钝化缓冲作用的C2H4,对Cl2/Ar/C2H4的工艺条件进行了优化,有效地降低了栅槽刻蚀造成的AlGaN表面损伤和器件退化,同时防止反应生成物淀积在栅槽表面,改善了肖特基结特性,提高了栅极调控能力,实现凹栅槽的低损伤刻蚀.